دانشگاه علم و صنعت ایران
علوم و فناوری کامپوزیت
2383-3823
6
1
2019
06
15
بررسی تجربی خواص کششی کامپوزیت زمینه فلزی خودترمیم با سیم نیکل-تیتانیوم سوپرالاستیک با استفاده از روش تاگوچی
1
8
FA
سیدمحمدرضا
خلیلی
استاد، مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی خواجه نصیرالدین طوسی، تهران، ایران
khalili@kntu.ac.ir
محمدامین
پورمیر
دانشجوی کارشناسی ارشد، مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی خواجه نصیرالدین طوسی، تهران، ایران
apoormir@mail.kntu.ac.ir
رضا
اسلامی فارسانی
0000-0002-7838-6199
دانشیار، دانشکده مهندسی و علم مواد، دانشگاه صنعتی خواجه نصیرالدین طوسی، تهران، ایران
eslami@kntu.ac.ir
در پژوهش حاضر خواص کششی کامپوزیت زمینه فلزی خودترمیم با زمینه ای از جنس آلیاژ قلع-بیسموت و سیم سوپرالاستیک نیکل-تیتانیوم به صورت تجربی و با استفاده از روش طراحی آزمایش تاگوچی جهت مطالعه پارامترهای تاثیرگذار در بازده ترمیم شامل کسر حجمی سیم، پیش کرنش و دمای ترمیم، مورد بررسی قرار گرفته است. آلیاژ دوتایی قلع-بیسموت (Sn-13%Bi) در دمای 300 درجه سانتیگراد، ذوب و درون قالبی فلزی که قبلا پیش گرم شده بود، ریخته شد. سیم های آلیـاژ حافظه دار پیش از ریخته گری، درون قالب و در مقادیر مختلف (1، 2 و 3 سیم) تحت پیش کرنش های متفاوت (0، 2 و 4 درصد) قرار گرفتند. با درنظر گرفتن سه دمای 170، 180 و 190 درجه سانتیگراد برای عملیات حرارتی مربوط به ترمیم و استفاده از آرایه ی L-9 روش طراحی آزمایش تاگوچی، نمونه ها در 9 حالت اصلی جهت بررسی اثرات عوامل دخیل در آزمایش، ساخته شدند. سپس، نمونه ها پس از آزمون اولیه کشش و شکست، به مدت 24 ساعت درون کوره و در دمای ترمیم قرار داده شدند. پس از تـرمیم، قطعات بار دیگر تحت آزمون کـشش قرار گرفته و بر اساس خروجی این دو آزمـون، میزان بازیابی خواص مکـانیکی نمـونه ها تعیین شد. نتـایج نشان داد که در حالت 2 سیم با پیش کرنش 4 درصد، به ترتیب در دو دمای ترمیم 190 و 180 درجه سانتی گراد، بهترین بازده ترمیم برای استحکام کششی نهایی و چقرمگی حاصل شده است.
کامپوزیت زمینه فلزی,سیم نیکل-تیتانیوم,خودترمیمی,سوپرالاستیک,تاگوچی
https://jstc.iust.ac.ir/article_30796.html
https://jstc.iust.ac.ir/article_30796_dedbf178258c5b0f0a247aa8f4e7b401.pdf
دانشگاه علم و صنعت ایران
علوم و فناوری کامپوزیت
2383-3823
6
1
2019
06
15
تحلیل عددی و تجربی ارتعاشات پوسته استوانهای FML تقویت شده تحت شرایط مرزی گیردار-آزاد
9
20
FA
علی
نظری
دانشجوی دکتری، هوافضا، پژوهشگاه هوافضا، تهران ، ایران
nazariali23@yahoo.com
علی اصغر
نادری
استادیار، مهندسی مکانیک، دانشگاه امام علی، تهران ، ایران
aa.naderi1@gmail.com
کرامت
ملک زاده
استاد، مهندسی مکانیک، دانشگاه مالک اشتر،مجتمع هوافضا، تهران ، ایران
kmalekzadeh@mut.ac.ir
احمد
حاتمی
استادیار، مهندسی مکانیک، پژوهشگاه فضایی، تهران، ایران
aliolia1@googlemail.com
10.22068/jstc.2018.80212.1415
یک سازه در عمر کاری خود به ندرت تنها تحت اثر بار استاتیکی قرار میگیرد و معمولاً ماهیت بارگذاری بر روی سازهها دینامیکی است. پوستههای کامپوزیتی تحت بارهای دینامیکی دچار تغییر شکلهای بزرگ میگردند که این امر منجر به کاهش محسوس استحکام این پوستهها میگردد. یکی از راههای غلبه بر این ضعف پوستههای کامپوزیتی استفاده از پوستههای کامپوزیتی فلز و الیاف میباشد که به اختصار به آنها FML گفته میشود. همچنین بارهای دینامیکی منجر به ایجاد ارتعاشات در سازهها میگردند. لذا تعیین خصوصیّات ارتعاشی پوستههای FML ، به منظور فهم کاربردهای صنعتی آنها بسیار مهم است. در این مقاله ابتدا به نحوه ساخت پوستههای FML تقویت شده اشاره میشود سپس سه نمونه پوسته ساخته شده تحت شرایط مرزی گیردار-آزاد و به روش تجربی مورد تحلیل ارتعاشی قرار گرفته و فرکانسهای آنها استخراج میگردند. در نهایت نتایج حاصل از تحلیلهای تجربی با نتایج عددی حاصل از نرمافزار المان محدودی آباکوس مقایسه گردیده تا میزان همپوشانی نتایج عددی و تجربی تعیین گردند. همچنین به منظور تحلیل شرایط مختلف، رفتار ارتعاشی یک پوسته FML با یک پوسته تمام کامپوزیتی از جنس شیشه /اپوکسی مقایسه گردیده است. علاوه بر این تاثیر وجود و عدم وجود تقویتکنندهها بر پاسخ ارتعاشی پوستههای FML نیز مورد بررسی قرار گرفته است. وجود تحلیلهای تجربی برای ارتعاشات پوستههای FML تقویت شده که برای اولین بار در این پژوهش ارائه گردیده است یکی از مهمترین نوآوریهای مقاله حاضر میباشد که میتوان از این نتایج تجربی به عنوان معیاری مناسب جهت تعیین دقت روشهای عددی و تحلیلی استفاده نمود.
ارتعاشات,چند لایه فلز و کامپوزیت,تحلیل تجربی,فرکانس طبیعی,پوسته تقویتشده
https://jstc.iust.ac.ir/article_33053.html
https://jstc.iust.ac.ir/article_33053_8d2f5e5279ec5c870782a5e36a92aa22.pdf
دانشگاه علم و صنعت ایران
علوم و فناوری کامپوزیت
2383-3823
6
1
2019
06
15
ارائهی یک رابطهی صریح جهت تحلیل تنش صفحات دارای گشودگی شبه مربّعی و تحت کشش با استفاده از رگرسیون خطی چندگانه
21
30
FA
علی
عباس نیا
دانشجو کارشناسی ارشد، مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی شاهرود، شاهرود، ایران
alii.abbasnia@gmail.com
محمد
جعفری
دانشیار، مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی شاهرود، شاهرود، ایران
m_jafafri821@shahroodut.ac.ir
عباس
روحانی
استادیار، مهندسی مکانیک بیوسیستم، دانشگاه فردوسی مشهد، مشهد ، ایران
arohani@um.ac.ir
10.22068/jstc.2018.81097.1417
تمرکز تنش در ناپیوستگیهای هندسی یکی از عوامل شکست سازه میباشد. امروزه با توجه به اینکه صفحات دارای گشودگی جزء جدانشدنی طراحیها و قطعات میباشند؛ لذا مطالعه در مورد تمرکز تنش ناشی از این گشودگیها جهت جلوگیری از شکست سازه ضروری است. ازاینرو طراح برای ارائهی یک طرح بایستی از مقدار تمرکز تنش در گشودگی آگاه باشد و با توجه به آن طرح را پایه ریزی کند. در این پژوهش سعی میشود به کمک روش رگرسیون، رابطهای صریح جهت تخمین تمرکز تنش در صفحات ارتوتروپیک دارای گشودگی شبه مربّعی، بر حسب خواص مکانیکی مادّه و شعاع انحنای گوشه گشودگی ارائه گردد. این رابطه علاوه بر سهولت در استفاده و کنار گذاشتن فرآیند سخت و پیچیدهی حلّ تحلیلی، این امکان را برای طراح فراهم میآورد تا با استفاده از روش مدول مؤثر و یا اصل برهمنهی بولتزمن، تنش صفحات ویسکوالاستیک دارای گشودگی را نیز محاسبه کند. در ابتدا به کمک حلّ تحلیلی بر پایه روش لخنیتسکی، مقادیر تنش در بسیاری از صفحات کامپوزیتی دارای گشودگی شبه مربّعی محاسبه می-شود. سپس با استفاده از رگرسیون خطی چندگانه، رابطهای صریح برای ضریب تمرکز تنش برحسب خواص مکانیکی ارائه میگردد. نتایج بیان میکند که مدل رگرسیونی قادر به پیش بینی تنش محیطی با حداکثر خطای دو درصد میباشد.
ضریب تمرکز تنش,گشودگی شبه مربّعی,رگرسیون خطی چندگانه,روش متغیّر مختلط
https://jstc.iust.ac.ir/article_33054.html
https://jstc.iust.ac.ir/article_33054_96761609bbb6dbb4f6c343721ed17c1b.pdf
دانشگاه علم و صنعت ایران
علوم و فناوری کامپوزیت
2383-3823
6
1
2019
06
15
تحلیل ارتعاشات نانوکامپوزیت تقویت شده با نیترید بور واقع بر بسترالاستیک با درنظر گرفتن اثرات سطحی و میدان الکتریکی با استفاده از تئوری مرتبه بالای گرادیان کرنش اصلاح شده
31
42
FA
احمد
قاسمی قلعه بهمنی
استادیار، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه سمنان، سمنان، ایران
ghasemi@semnan.ac.ir
الهام
چلویان
دانشجوی کارشناسی ارشد، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه سمنان، سمنان، ایران
elham.cheloeian@gmail.com
10.22068/jstc.2018.81209.1418
در این مقاله به بررسی ارتعاشات میکروپنل کامپوزیتی پلیمری هوشمند پلی وینیلیدن فلوراید تقویت شده با نانولوله نیترید بور تحت تاثیر میدان الکتریکی واقع بر بستر الاستیک با استفاده از تئوری برشی مرتبه اول پرداخته شده است. نحوه توزیع نانولولهها در بستر پلیمری به صورت یکنواخت فرض میشود. برای مدلسازی بستر الاستیک از فنرهای وینکلر و لایهی برشی پاسترناک و برای بررسی اثرات اندازه از تئوری مرتبه بالای گرادیان کرنش اصلاح شده استفاده شده است. در ابتدا با استفاده از روش مدل-سازی میکرومکانیک، معادلات ساختاری نانوکامپوزیت برای یک المان حجمی نمونه استخراج شده و سپس روابط تنش- کرنش بر حسب ترمهای مکانیکی و الکتریکی به دست آمده است. همچنین معادلات حرکت به کمک اصل همیلتون به دست آمده و در نهایت با استفاده از روش حساب تغییرات و با استخراج ماتریسهای جرم و سختی، فرکانس طبیعی میکروپنل به دست میآید. نتایج به دست آمده در این مقاله نشان میدهد که با افزایش نسبت ابعادی و کاهش درصد حجمی نانولولهها، سختی پنل کاهش یافته و فرکانس طبیعی نیز کاهش مییابد. در ادامه پارامترهای مختلفی از قبیل سفتی بستر الاستیک، میزان تاثیر میدان الکتریکی، مودهای مختلف ارتعاشی، نسبت ابعادی و سایر عوامل بررسی شده است. همچنین مقایسه ای بین تئوری های کلاسیک، تنش کوپل اصلاح شده و گرادیان کرنش اصلاح شده انجام شده است.
ارتعاشات آزاد,نانوکامپوزیت پلیمری هوشمند,تئوری مرتبه بالای گرادیان کرنش اصلاح شده,نانولوله نیترید بور,میدان الکتریکی
https://jstc.iust.ac.ir/article_33055.html
https://jstc.iust.ac.ir/article_33055_d29189238ec18e1924b9d758ab9ddcae.pdf
دانشگاه علم و صنعت ایران
علوم و فناوری کامپوزیت
2383-3823
6
1
2019
06
15
بررسی تجربی و عددی اثر تقویت کننده در مقاومت کمانش کامپوزیت های چندلایه مربعی دارای سوراخ دایروی
43
52
FA
تقی
شجاعی
دانشجوی دکتری، مهندسی مکانیک، دانشگاه علم و صنعت ایران، تهران ، ایران
ta_shojaee@cmps2.iust.ac.ir
بیژن
محمدی
0000000183600631
دانشیار، مهندسی مکانیک، دانشگاه علم و صنعت ایران، تهران، ایران
bijan_mohammadi@iust.ac.ir
رضا
معدولیت
دانشیار، مهندسی مکانیک، دانشگاه علم و صنعت ایران، تهران، ایران
r_madoliat@iust.ac.ir
10.22068/jstc.2018.81651.1426
استفاده از تقویتکننده یکی از راههای افزایش ظرفیت بار کمانش ورق میباشد. با این حال به منظور کاهش وزن، طراحی بهینه تقویتکننده ضروری میباشد. در این تحقیق رفتار کمانش و پس کمانش ورق کامپوزیتی شامل گشودگی به شکل دایره در مرکز آن با سه نوع تقویتکننده با هدف دستیابی به بالاترین مقاومت کمانشی در برابر بارهای محوری بررسی گردیده است. تقویتکننده صفحهای به شکل ورق نازک مربعی شکل ساخته شده و اطراف گشودگی چسبانده شده است. دو تقویتکننده دیگر انواع طولی و حلقوی نامیده میشوند. این دو تقویتکننده ورقهای نازکی بوده که عمود بر ورق به ترتیب در راستای اعمال بار فشاری و در راستای محیطی اطراف گشودگی نصب شدهاند. ورق و تقویتکنندههای مذکور بهگونهای ساخته شدهاند که یک کامپوزیت لایهای متعامد و متقارن باشند. جهت مدلسازی موارد یاد شده در نرمافزار اجزا محدود انسیس آزمونهای کششی و برشی روی نمونههای کامپوزیتی صورت گرفته است تا خواص مکانیکی لازم، مطابق با استانداردهای جهانی به دست آیند. رفتار کمانشی ورقهای تقویت شده به کمک روش اجزا محدود تحلیلشده و نتایج حاصل با نتایج تجربی مطابقت داشتهاند. نتایج حاصل از این تحقیق نشان میدهند که در بین تقویتکنندههای ارائهشده، بیشترین بار کمانشی در مقایسه با ورن مربوط به تقویتکنندهی طولی و کمترین بار کمانشی مربوط به تقویت کننده حلقوی است.
کمانش,ورق چندلایه متعامد و متقارن,تقویتکننده,گشودگی دایروی,روش اجزاء محدود
https://jstc.iust.ac.ir/article_33056.html
https://jstc.iust.ac.ir/article_33056_07d44acb82038105939b09234e0974f3.pdf
دانشگاه علم و صنعت ایران
علوم و فناوری کامپوزیت
2383-3823
6
1
2019
05
22
تعیین نرخ رهایی انرژی جدایش بین لایهای ناشی از ترک ماتریسی در مواد مرکب لایهای متقارن
53
68
FA
محمد
رحمانی
دانشجوی کارشناسی ارشد، دانشگاه تربیت مدرس، تهران ، ایران
mohamad-rahmani@modares.ac.ir
امین
فرخ آبادی
استادیار، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه تربیت مدرس، تهران ، ایران
amin-farrokh@modares.ac.ir
10.22068/jstc.2018.82434.1422
این مقاله با استفاده از روش برپایه انرژی به پیش بینی رشد جدایش بین لایهای ناشی از ترک ماتریسی در مواد مرکب لایهای متقارن با لایه چینی عمومی تحت تنشهای داخل صفحه درحضور تنشهای پسماند حرارتی پرداخته است. در این پژوهش بر روی دو حالت کلی نامقید و کرنش صفحهای عمومی مطالعه میشود. برای هر دو حالت نامقید و کرنش صفحهای عمومی ابتدا فرض بر وجود ترک ماتریسی میشود و پس از ایجاد جدایش بین لایهای، افت خواص ناشی از ترک و جدایش محاسبه شده و ماتریس سفتی جدید کاهش یافته برای آن به دست میآید. سپس تعدادی ثوابت ترموالاستیک که فقط به خواص مادهی تک لایهها وابسته هستند و خود به نوعی جزو خواص ماده میباشند به دست آمده و پس از مرتبط ساختن درایههای ماتریس نرمی با یکدیگر توسط این ثوابت، معادلهای ساده برای انرژی آزاد گیبس به دست میآید. در ادامه با مشتق گرفتن از معادلهی انرژی آزاد گیبس نسبت به طول جدایش معادلهای بسیار ساده برای تعیین نرخ رهایی انرژی به دست میآید که اگر این انرژی از انرژی کرنشی بحرانی آن ماده برابر یا بیشتر باشد جدایش رشد میکند. به منظور صحه گذاری روابط توسعه داده شده در این مقاله از نرم افزار المان محدود انسیس استفاده شده است. نتایج بدست آمده نشان داد که تطابق قابل قبولی بین روش توسعه یافته و روش المان محدود در پیشبینی افت سفتی چندلایه های حاوی جداشدگی وجود دارد.
چند لایههای متقارن,ترک ماتریسی,جدایش بین لایهای,نرخ رهایی انرژی,انرژی کرنشی بحرانی
https://jstc.iust.ac.ir/article_33057.html
https://jstc.iust.ac.ir/article_33057_71e2d5c19951db634b2f711d4edfe927.pdf
دانشگاه علم و صنعت ایران
علوم و فناوری کامپوزیت
2383-3823
6
1
2019
06
15
ساخت ورق کامپوزیت پایه آلومینیومی با ساختار هدفمند با استفاده از روش متالورژی پودر و نورد گرم
69
78
FA
محمد
صدیقی
استاد، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه علم و صنعت ایران ، تهران، ایران
sedighi@iust.ac.ir
محمد
شکیبایی نسب
کارشناس ارشد، مهندسی مکانیک، دانشگاه علم و صنعت ایران، تهران ، ایران
shakibaei.nasab@gmail.com
امیرحسین
جباری مستحسن
دانشجوی دکترا، مهندسی مکانیک، دانشگاه علم و صنعت ایران، تهران، ایران
a_jabbari@mecheng.iust.ac.ir
10.22068/jstc.2018.83370.1427
امروزه استفاده از مواد با ساختار هدفمند به دلیل ویژگیهای منحصربهفرد اینگونه مواد در ارائه خواص چندگانه و گاهی متضاد در یک حجم ماده، کاربردهای متنوعی در صنایع مختلف بهخصوص صنایع هوافضا، توربوماشین ها، صنایع پوشش دهی و ... پیدا کرده است. هدف این مقاله تولید ورق هدفمند کامپوزیت پایه آلومینیومی با تقویتکننده SiC و با استفاده از روش متالورژی پودر و نورد گرم میباشد. بدین منظور مقدار تقویتکننده در راستای ضخامت بهصورت پلهای از مقدار صفرتا چهار درصد حجمی تغییر نموده است. نمونهها در 4 مرحله شامل آسیابکاری مکانیکی، گاز زدایی، فشرده سازی سرد و تف جوشی تهیه شده وسپس تا سه مرحله نورد گرم بر روی آنها انجام پذیرفته است. نحوه توزیع ذرات تقویت کننده در فاز ماتریس با استفاده از میکروسکوپ نوری مورد بررسی قرار گرفته است . بعلاوه خواص مکانیکی نمونه ها شامل سختی، استحکام کششی و خمشی آنها اندازه گیری و گزارش شده است. در نهایت نیز سطح شکست نمونه های آزمون کشش و خمش با استفاده از میکروسکوپ الکترونی روبشی مورد توجه قرار گرفته است. مطابق تصاویر بهدستآمده از ریزساختار نمونه ها، ذرات تقویت کننده توزیع قابل قبولی در فاز ماتریس دارند. همچنین نتایج نشان دهنده افزایش سختی و استحکام، با افزایش ذرات تقویت کننده و افزایش تعداد مراحل نورد است. بعلاوه مکانیزیم اصلی شکست در لایه آلومینیوم خالص ایجاد و رشد ترک بین ذرات پودر اولیه آلومینیوم است، در حالی که مکانیزم غالب در نمونه کامپوزیتی جدایش در سطح مشترک دو فاز و ایجاد ترک بعلت تجمع محدود ذرات تقویت کننده می باشد.
ورق با ساختار هدفمند,کامپوزیت پایه فلزی,خواص مکانیکی,متالورژی پودر,نورد گرم
https://jstc.iust.ac.ir/article_33059.html
https://jstc.iust.ac.ir/article_33059_74f2ed527eefbf8f3d986156fca14719.pdf
دانشگاه علم و صنعت ایران
علوم و فناوری کامپوزیت
2383-3823
6
1
2019
06
15
تحلیل استاتیکی و دینامیکی تیر جدار نازک کامپوزیتی با الیاف خمیده
79
88
FA
زهرا
زمانی
استادیار، مهندسی مکانیک، دانشگاه فنی و مهندسی گلپایگان، گلپایگان، ایران
z.zamani.m@gmail.com
حسن
حدادپور
استاد، مهندسی هوافضا، دانشگاه صنعتی شریف، تهران، ایران
haddadpour@sharif.edu
10.22068/jstc.2018.91728.1463
در این تحقیق تحلیل استاتیکی و دینامیکی بال هواپیما ساخته شده از مواد مرکب، به روش تحلیلی بررسی میشود. بال به صورت تیر جدار نازک یکسرگیردار با سـطح مقطـع بـسته و دارای لایهچینی سـختی محیطـی نامتقـارن CAS، مدلسازی شده است. در مدل تیر اثرات غیرکلاسیک مثل تنش برشی، قید واپیچش، مدل پیچشی غیریکنواخت و غیر ایزوتروپ بودن ماده در نظر گرفته میشود. معادلات حاکم با استفاده از اصل هامیلتون توسعه یافته به دست میآیند و بر اساس روش گالرکین توسعه یافته حل میشوند. نتایج حاصل از آنالیز از تطابق خوبی با دادههای تجربی و نتایج تحلیل عددی برخوردار است. در این مقاله برای اولین بار اثرات تغییرات خطی و پیوسته زاویه الیاف در طول تیر جدار نازک کامپوزیتی که منجر به سفتی متغیر در سازه میشود، مورد بررسی و تحلیل قرار میگیرد. برای این منظور از دو تعریف مسیر با تغییرات خطی زاویه الیاف و مسیر با انحنای ثابت استفاده میشود. بر مبنای نتایج تحلیل، فرکانس طبیعی و کوپلینگ خمش-پیچش وابسته به زاویه الیاف میباشد و استفاده از الیاف خمیده با تغییر پیوسته زاویه الیاف در طول تیر، امکان استفاده بهینه از خواص کامپوزیت و افزایش فضای طراحی نسبت به بال معمولی با الیاف مستقیم را فراهم میکند.
تیر جدار نازک کامپوزیتی,بال هواپیما,الیاف خمیده,اثرات غیر کلاسیک
https://jstc.iust.ac.ir/article_33870.html
https://jstc.iust.ac.ir/article_33870_0c3e1d40cd3f7a1f80ea46e983066a3a.pdf
دانشگاه علم و صنعت ایران
علوم و فناوری کامپوزیت
2383-3823
6
1
2019
06
15
روشی جدید برای پیشبینی رفتار مکانیکی اتصالات مکانیکی تکلبه کامپوزیتی
89
98
FA
علی رضا
شماعی کاشانی
دانشجوی دکتری، مهندسی مکانیک، دانشگاه علم و صنعت ایران، تهران، ایران
a_shamaei@mecheng.iust.ac.ir
محمود مهرداد
شکریه
0000-0001-9693-1050
استاد، مهندسی مکانیک، دانشگاه علم و صنعت ایران، تهران، ایران
shokrieh@iust.ac.ir
10.22068/jstc.2018.91410.1462
تحقیق حاضر با استفاده از روابط مایکرومکانیک روش تئوری جدیدی را برای بررسی رفتار مکانیکی و شروع آسیب اتصالات مکانیکی تکلبه کامپوزیتی ارائه میدهد. بدین منظور ابتدا با استفاده از خواص الاستیک و استحکامی و ضریب پواسون رزین و الیاف بهعنوان ورودی، رفتار مکانیکی الاستیک تکلایه کامپوزیتی مشخصهسازی میشود. سپس با استفاده از این خواص، لایهچینی و پارامترهای هندسی اتصال مکانیکی تکلبه و با استفاده از مدل جرم-فنر اصلاحشده، سفتی اتصال محاسبه میشود. همچنین با تعریف ضریب تمرکز تنش و با استفاده از مفهوم معیار حداکثر تنش در مواد کامپوزیتی، بار شروع آسیب اتصال مکانیکی تکلبه کامپوزیتی محاسبه میشود. مدل فوق با استفاده از خواص الاستیک و استحکامی رزین و الیاف، لایهچینی و پارامترهای هندسی اتصال تکلبه، رفتار مکانیکی و بار شروع تخریب اتصال را با دقتی بسیار خوب پیشبینی میکند. با استفاده از مدل فوق اتصالات تکلبه کامپوزیتی با دو لایهچینی 〖[-45/0/45/90]〗_s و 〖[90/〖-45〗_2/45]〗_s مدلسازی شدند. اتصالات تکلبه کامپوزیتی با دو لایهچینی فوق ساخته شده و تحت آزمایش قرار گرفتند. مقایسه نتایج مدلسازی با آزمایشهای فوق نشان میدهد که حداکثر خطای مدل برای اتصال با لایهچینی اول 2.17% و برای اتصال با لایهچینی دوم 3.91% است.
اتصال مکانیکی,کامپوزیت,حل تئوری,آزمایش
https://jstc.iust.ac.ir/article_33871.html
https://jstc.iust.ac.ir/article_33871_43e944518fa19fe000359907f063f8b7.pdf
دانشگاه علم و صنعت ایران
علوم و فناوری کامپوزیت
2383-3823
6
1
2019
06
15
خواص مکانیکی کامپوزیتهای لایهای تقویت شده با الیاف طبیعی پنبه، پشم و کنف تحت بارگذاریهای کششی، خمشی و برشی
99
108
FA
الهام
مرادی
دانشجوی کارشناسی ارشد، گروه مهندسی مکانیک، دانشکده فنی مهندسی، دانشگاه آزاد اسلامی، واحد کرمانشاه، کرمانشاه، ایران
emspm4@yahoo.com
افشین
زین الدینی
مربی، گروه مهندسی مکانیک، دانشکده فنی مهندسی، دانشگاه آزاد اسلامی، واحد کرمانشاه، کرمانشاه، ایران
zeinedini@iauksh.ac.ir
احسان
حیدری شاهملکی
دانشجوی کارشناسی ارشد، گروه مهندسی مکانیک، دانشکده فنی مهندسی، دانشگاه آزاد اسلامی، واحد کرمانشاه، کرمانشاه، ایران
mahtab.heidari.architect@gmail.com
10.22068/jstc.2018.89462.1456
نیاز روز افزون به تولید محصولات سازگار با محیط زیست، محققان را بر آن داشته تا امکان استفاده از الیاف طبیعی در ساخت کامپوزیتها را مورد بررسی قرار دهند. در پژوهش حاضر، از الیاف گیاهی پنبه و کنف، و الیاف حیوانی پشم بافته شده ساده به عنوان تقویت کننده در کامپوزیتهای لایهای پایه اپوکسی، استفاده شد. بعلاوه، بمنظور ارزیابی خواص مکانیکی کامپوزیتهای تقویت شده با الیاف طبیعی، نمونههای کامپوزیتی شیشه بافته شده ساده/اپوکسی نیز ساخته شدند. خواص مکانیکی نمونهها تحت بارگذاریهای کششی، برشی و خمشی تعیین شد. نتایج نشان دادند که نسبت استحکام ویژه تحت بار کششی چندلایهایهای پنبه/اپوکسی به چندلایهای تقویت شده با الیاف کنف یا پشم بترتیب برابر 1.71و 4.47 است. تحت بار برشی، استحکام ویژه نمونهها بترتیب با تغییر الیاف کنف و پشم به پنبه نیز 1.24 و 2.45 برابر بزرگتر گردید. بعلاوه، استحکام خمشی ویژه کامپوزیتهای پنبه/اپوکسی بترتیب 1.42 و 2.34 برابر بزرگتر از کامپوزیتهای کنف/اپوکسی و پشم/اپوکسی بدست آمد. همچنین، انرژی جذب شده ویژه مربوط به کامپوزیتهای لایهای پنبه/اپوکسی تحت بار کششی 2.7 برابر بزرگتر از مقدار مربوط به کامپوزیتهای لایهای تقویت شده با الیاف شیشه است. در انتها نیز به منظور بررسی میزان آب جذب شده توسط نمونههای مختلف، آزمون جذب رطوبت در فواصل زمانی 3 و 10 روز صورت گرفت. آشکار گردید که بیشترین درصد جذب آب (7.47%) مربوط به نمونه تقویت شده با پنبه در بازه زمانی 10 روز بوده است.
الیاف طبیعی,اپوکسی,خواص مکانیکی, کامپوزیتهای لایهای
https://jstc.iust.ac.ir/article_33872.html
https://jstc.iust.ac.ir/article_33872_9e4082ce5cd812dda8ed05236bd88423.pdf
دانشگاه علم و صنعت ایران
علوم و فناوری کامپوزیت
2383-3823
6
1
2019
06
15
بررسی تجربی نفوذ شبه استاتیکی برروی پانل ساندویچی کامپوزیتی ساخته شده از الیاف بازالت با لحاظ نانوگرافن
109
118
FA
احمدرضا
قادری
دانشجوی کارشناسی ارشد گروه مهندسی مکانیک، دانشگاه آزاد اسلامی واحد نجف آباد، نجف آباد، ایران
ghaderi.ahmadreza@yahoo.com
اعظم
قاسمی
استادیار گروه مهندسی مکانیک، دانشگاه آزاد اسلامی واحد نجف آباد، نجف آباد، ایران
a_ghassemi@pmc.iaun.ac.ir
مهدی
یار محمد توسکی
استادیار مهندسی مکانیک، دانشگاه آزاد اسلامی واحد تهران جنوب، ایران
mehdi_yarmohammadi@yahoo.com
10.22068/jstc.2018.87178.1448
دراین مقاله، تاثیر افزودن ذرات نانو گرافن به رزین و استفاده از الیاف بازالت در ساخت پانل ساندویچی کامپوزیتی، بر پاسخ نفوذ شبه استاتیکی و میزان جذب انرژی، مورد بررسی قرار گرفته است. هدف از انجام این آزمایش بررسی میزان جذب انرژی و مقاومت در برابر نفوذ شبه استاتیکی در بین نمونه های پانل ساندویچی کامپوزیتی با درصد های وزنی 0، 0.3، 0.7و 1.1 نانو گرافن و انتخاب بهترین نمونه در جذب انرژی می باشد. در ساخت پانل از نانو گرافن با خلوص 90% و قطر µm 10-5، تعداد 8 لایه الیاف بازالت با جرم واحد سطح 350 گرم بر متر مربع، هسته فوم از جنس پلی اورتان به ضخامت یک سانتی متر و با جرم حجمی80 کیلو بر سانتیمترمکعب، رزین و سخت کنندهEPR1080 استفاده شده است. نمونهها با درصدهای وزنی 0، 0.3، 0.7و 1.1 نانوگرافن ساخته شده اند. آزمایش با بارگذاریی با سرعت 8 میلیمتر بر دقیقه انجام شده است. از دیگر عوامل تاثیر گذار در این آزمایش میتوان به ضخامت، جنس و دانسیته هسته فوم اشاره کرد. مطابق نتایج میزان جذب انرژی در پانل ساندویچی کامپوزیتی حاوی نانوگرافن بهبود میابد. این نتایج نشان میدهند که بهترین جذب انرژی و مقاومت در برابر نفوذ شبه استاتیکی، مربوط به نمونهی حاوی 0.7% نانو گرافن میباشد. نمونهها تحت آزمایش SEMقرار گرفتهاند. مطابق تصاویر در نمونه با درصدوزنی 0.7 نانوگرافن، ساختار میکروسکوپی مناسبتری در مقایسه با سایر نمونهها وجود دارد. نمونه با درصد وزنی 0.7 نانوگرافن بیشترین جذب انرژی را قبل از شکست و کمترین آسیب را بعد از نفوذ کامل دارد.
الیاف بازالت,نانوگرافن,شبه استاتیکی,پانل ساندویچی کامپوزیتی
https://jstc.iust.ac.ir/article_33873.html
https://jstc.iust.ac.ir/article_33873_16950d18bac87cdeee1e6d70be6d10d8.pdf
دانشگاه علم و صنعت ایران
علوم و فناوری کامپوزیت
2383-3823
6
1
2019
06
15
بررسی خواص مکانیکی و فیزیکی ماده مرکب چوب-پلاستیک بر پایه پلی اتیلن/پلی پروپیلن/پلی اتیلن ترفتالات بازیافتی: بخش دوم بهینه سازی مقید
119
126
FA
علیرضا
مالکی خوراسگانی
کارشناسی ارشد، مهندسی مکانیک، واحد نجف آباد، دانشگاه آزاد اسلامی، نجف آباد، ایران
alirezamaleki2007@yahoo.com
حمزه
شاهرجبیان
استادیار، مهندسی مکانیک، واحد نجف آباد، دانشگاه آزاد اسلامی، نجف آباد، ایران
h.shahrajabian@pmc.iaun.ac.ir
10.22068/jstc.2018.83722.1428
هدف از این تحقیق، تعیین پارامترهای بهینه فرآیندی از قبیل پلی اتیلن ترفتالات بازیافتی (rPET)، سازگارکننده و درصد چوب در ماده مرکب چوب پلاستیک با زمینه PP/HDPE/rPET به منظور بیشینه کردن استحکام مخصوص (نسبت استحکام به چگالی) با در نظر گرفتن مدول کششی، انرژی ضربه و میزان جذب آب به عنوان قیود، می-باشد. برای این منظور، نمونههای چوب پلاستیک شامل rPET به میزان 0، 15، 25 و 35 درصد رزین (phr)، سازگارکننده به میزان 4، 8 و 12 phr و درصد چوب به میزان 30 و 40 درصد وزنی تهیه شد. آزمونهای تجربی به منظور تعیین استحکام کششی، مدول کششی، انرژی ضربه، چگالی، و میزان جذب آب انجام شد. از روش سطح پاسخ (RSM) برای ایجاد مدلهای ریاضی بین پارامترهای ورودی (میزان rPET، سازگارکننده و درصد چوب) و پارامترهای پاسخ (استحکام کششی، چگالی، مدول کششی، میزان جذب آب و انرژی ضربه) استفاده شد. آنالیز واریانس (ANOVA) برای تعیین درجه اهمیت مدل و هر یک از پارامترهای ورودی بر پارامترهای خروجی استفاده شد. کد الگوریتم ژنتیک برای تعیین شرایط بهینه مقید اجرا شد. استحکام مخصوص به عنوان تابع اصلی برای الگوریتم ژنتیک در نظر گرفته شده و مدول کششی، انرژی ضربه و میزان جذب آب به عنوان قیود تابع اصلی درنظر گرفته شد.
بهینه سازی مقید,چوب پلاستیک با زمینه PP/HDPE/rPET,روش سطح پاسخ,الگوریتم ژنتیک
https://jstc.iust.ac.ir/article_33874.html
https://jstc.iust.ac.ir/article_33874_d413f26f36e8d313d505d43b466c6f5d.pdf
دانشگاه علم و صنعت ایران
علوم و فناوری کامپوزیت
2383-3823
6
1
2019
06
15
پاسخ دینامیکی ورق ساندویچی کامپوزیتی تقویت شده با سیمهای آلیاژ حافظهدار تحت ضربه کمسرعت، بر پایه تئوری کلی-محلی هایپربولیک مرتبه بالا جدید
127
142
FA
سیدحسین
حسینی
دانشجوی دکترا، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی خواجه نصیرالدین طوسی، تهران ، ایران
s.h.hosseini@mail.kntu.ac.ir
محمد
شرعیات
استاد، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی خواجه نصیرالدین طوسی، تهران ، ایران
shariyat@kntu.ac.ir
10.22068/jstc.2018.79561.1413
تلاش برای اصلاح نارساییهای تئوریهای تک لایه معادل و تئوریهای لایهای، سبب ارائه تئوریهای کلی-محلی ورق شده است. در این مقاله به بررسی پاسخ دینامیکی ورق مستطیلی ساندویچی با رویههای کامپوزیتی تقویت شده با سیمهای آلیاژ حافظهدار تحت ضربه کمسرعت از طریق ارائه و به کارگیری یک تئوری کلی-محلی هایپربولیک مرتبه بالا جدید پرداخته شده است. برای استخراج نتایجی دقیق، توزیع غیریکنواخت و وابسته به زمان برای فازهای آلیاژ حافظهدار و همچنین جابجایی عرضی برای هسته انعطافپذیر در نظر گرفته شده است. به جای استفاده از قانون متداول هرتز از قانون تماس اصلاح شده استفاده گردیده است و قوانین تماس مختلفی برای فازهای بارگذاری و باربرداری در نظر گرفته شده است. آثار سفتی همه لایهها به همراه ضخامت ورق بر سفتی تماس در نظر گرفته شده است. معادلات حاکم المان محدود غیرخطی حاصل شده با استفاده از یک الگوریتم تکرارشونده در هر گام زمانی حل شدند. نتایج تحلیل حاضر با نتایج تجربی مقایسه و صحت نتایج مورد تایید قرار گرفته است. در انتها اثر سیمهای آلیاژ حافظهدار، هسته آگزتیکی، سفتی هسته، ضخامت هسته، خارج از مرکز بودن ضربه و پیشبار دوبعدی بر پاسخ ضربه ورق ساندویچی، مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج تحلیل نشان میدهند که پیشبار کششی، به دلیل کاهش آزادی حرکت کلی ورق و افزایش سفتی ظاهری سازه، باعث افزایش نیروی برخورد و کسر حجمی مارتنزیت و کاهش خیز جانبی و مدت زمان برخورد میشود. در حالی که پیشبار فشاری، به دلیل تمایل به ایجاد خیزهای بزرگتر، عکس این نتایج را حاصل مینماید.
ورق ساندویچی کامپوزیتی,پاسخ دینامیکی,سیمهای آلیاژ حافظهدار,سفتی هسته,پیشبار دوبعدی
https://jstc.iust.ac.ir/article_33877.html
https://jstc.iust.ac.ir/article_33877_43ffb89a0248b046eef7ab3c6761d408.pdf
دانشگاه علم و صنعت ایران
علوم و فناوری کامپوزیت
2383-3823
6
1
2019
06
15
تحلیل تجربی و فرکانسی اثر پارامترهای برشی و روانکاری بر کیفیت سطح و تغییرات نیروی برشی در ماشینکاری کامپوزیت پایه تیتانیومی
143
150
FA
مسعود
صابری
دانشجوی کارشناسی ارشد، مهندسی مکانیک، دانشگاه علم و صنعت ایران، تهران، ایران
masoudsaberi71@gmail.com
سید علی
نیک نام
استادیار، مهندسی مکانیک، دانشگاه علم و صنعت ایران، تهران، ایران
saniknam@iust.ac.ir
رامین
هاشمی
0000-0001-8369-0390
دانشیار، مهندسی مکانیک، دانشگاه علم و صنعت ایران، تهران، ایران
rhashemi@iust.ac.ir
10.22068/jstc.2019.95068.1476
کامپوزیت پایه فلزی (MMCs) از تقویت کننده های غیر فلزی (به عنوان مثال، سرامیک) در ماتریس های فلزی ساخته شده است که دارای ویژگی هایی همچون سختی، مقاومت در برابر سایش و خستگی مطلوب و وزن نسبتا سبک هستند. یکی از کامپوزیت های فلزی با خواص مکانیکی قابل توجه، کامپوزیت پایه تیتانیوم (Ti-MMC) است که به عنوان جایگزینی برای آلیاژهای پایه نیکل در تعداد زیادی از محصولات و بخش های صنعتی، از جمله صنایع خودرو و هوافضا مورد توجه قرار گرفته است. با وجود ویژگی های مکانیکی و فیزیکی Ti-MMC، با توجه به قیمت بالا و حضور ذرات سرامیکی سخت و ساینده در ماتریس های فلزی، ماشینکاری Ti-MMC یک موضوع پیچیده و نیازمند مطالعات بیشتر است. نظر به اینکه مطالعات بسیار محدودی در زمینه ماشینکاری Ti-MMC در جریانهای مختلف و حالت های روانکاری در دسترس هستند، آگاهی کافی از اثرات پارامترهای برش و حالت های روانکاری در ویژگی های ماشینکاری، مسئله ای مهم و حائز اهمیت است. بنابراین، هدف از پژوهش، بررسی تجربی و فرکانسی تراشکاری Ti-MMC در حالت های خشک و با روانکار در نرخ جریان های مختلف می باشد. اثرات پارامترهای برشی بر روی شاخصه های ماشینکاری از جمله کیفیت سطح با استفاده از بررسی دامنه فرکانس مربوط سرعت دوران قطعه کار مورد بررسی قرار گرفته است.
کامپوزیت پایه تیتانیوم,ماشینکاری,روانکاری,آنالیز فرکانس
https://jstc.iust.ac.ir/article_34583.html
https://jstc.iust.ac.ir/article_34583_c505c5b8a9d7324cb984739d7a1e1a17.pdf
دانشگاه علم و صنعت ایران
علوم و فناوری کامپوزیت
2383-3823
6
1
2019
06
15
بررسی تجربی و عددی رفتار کمانشی و پس کمانشی استوانه های کامپوزیتی رشته یچی شده تحت بارگذاری فشار جانبی بین صفحه های صلب موازی
151
166
FA
امین
داداشی
دانشجوی کارشناسی ارشد، مهندسی مکانیک، دانشگاه تربیت مدرس، تهران، ایران
a_dadashi@modares.ac.ir
غلامحسین
رحیمی
استاد، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه تربیت مدرس، تهران، ایران
rahimi-gh@modares.ac.ir
10.22068/jstc.2019.86466.1443
امروزه از استوانههای پلیمری تقویتشده با الیاف شیشهای در صنایع مختلفی استفاده میشود. یکی از متداولترین بارگذاریهایی که استوانههای کامپوزیتی در حین کاربری متحمل میشوند، بارگذاری فشاری عرضی است. به منظور بررسی رفتار کمانشی و پس کمانشی استوانههای کامپوزیتی رشتهپیچی شده نمونههای آزمایشگاهی با زاویهی پیچش 75± ساخته شد. بدین منظور نمونهها تحت بارگذاری فشاری بین دو صفحهی صلب موازی طبق استاندارد ASTM D 2412-02 قرار گرفتند. در طی انجام آزمایش، نمودار نیرو-جابهجایی حاصل از بارگذاری در راستای عمود بر صفحهی صلب اندازهگیری شد. علاوه بر انجام آزمایشهای تجربی، شبیهسازی عددی با استفاده از نرمافزار آباکوس انجام گرفته است. با توجه به آنکه در حین فرآیند بارگذاری، استوانهی کامپوزیتی دچار آسیب میشود، به منظور لحاظ این اثرات، مدل آسیب هشین 3 بعدی استفاده شده است. جهت اعمال مدل آسیب هشین 3 بعدی، با بهرهگیری از نرمافزار برنامهنویسی فرترن 77 زیر برنامهای در قالب UMAT کد نویسی گردید. تعریف خواص مکانیکی و استحکام-های شکست استوانهی کامپوزیتی، بر اساس اندازهگیری خواص الیاف و رزین به طور جداگانه طبق استانداردهای مربوطه و با استفاده از روابط میکرو مکانیک لایهها انجام گرفت. با توجه به نتایج آزمایش فشار نمونهها بین دو صفحهی صلب موازی و در نظر داشتن نمودار نیرو-جابهجایی، استوانهی کامپوزیتی دچار کمانش میشوند اما با توجه به اینکه پس از کمانش وضعیت آنها پایدار است، اتفاق افتادن کمانش تأثیر قابل ملاحظهای در رفتار نمونه استوانهها نمیگذارد. با مقایسهی نتایج بدست آمده از آزمایشهای تجربی و حاصل از شبیهسازی عددی، توافق مناسب نتایج با یکدیگر قابل مشاهده است.
استوانهی کامپوزیتی,کمانش و پس کمانش,معیار هشین 3 بعدی
https://jstc.iust.ac.ir/article_34588.html
https://jstc.iust.ac.ir/article_34588_cc82b561ee0072fd6e756f3d93509450.pdf
دانشگاه علم و صنعت ایران
علوم و فناوری کامپوزیت
2383-3823
6
1
2019
06
15
بازتابش امواج آکوستیکی از پوسته های استوانه ای با ساختار کامپوزیتی چندلایه تقویت شده با الیاف در چیدمان حلزونی : ایزولاسیون، شناسایی و طبقه بندی مشخصه های رزونانسی و پدیده ی دوشاخگی
167
178
FA
مجید
رجبی
استادیار، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه علم وصنعت ایران، تهران، ایران
majid_rajabi@iust.ac.ir
10.22068/jstc.2019.90487.1459
در مقاله ی حاضر، روش بسط تابع امواج به منظور مطالعه ی پدیده ی بازتابش امواج هارمونیک آکوستیکی از پوسته ی استوانه ای کامپوزیتی جداره ضخیم با ساختار تقویت شده با الیاف با چیدمان حلزونی و مستغرق در سیال ایده آل، استفاده می گردد. یک روش تقریبی مبتنی بر مدل لایه ای در قالب فرمولاسیون فضای حالت و با استافده از روش ماتریس انتقال، جهت حل رفتار الاستیک سه بعدی ناشی از بارگذاری آکوستیکی استفاده می گردد. با توجه به رفتار نامتقارن پدیده ی انتشار امواج بر روی لوله ی کامپوزیتی ناهمسانگرد مورد بررسی و با استفاده از تئوری بازتابش روزنانسی، میدان رزونانس بازتابشی سازه مستتر درون سیگنال های امواج بازتابش یافته (فشار آکوستیکی)، از میدان بازتابش پس زمینه تفکیک گردیده و مشخصه های روزنانسی ایزوله می گردد. سپس، مولفه های رزونانسی سازه بر اساس مود محیطی پایه، شماره ی زیر مود آن و جهت انتار موج پایه در دو جهت راست گرد یا چپ گرد حول محور اصلی سازه تفکیک می گردند. در نهایت، با هدف کنترل کیفی، ارزیابی کمی و شناسایی مشخصه های موادی سازه، آنالیز حساسیت بر روی فرکانس های رزونانسی سازه ی کامپوزیتی گرافایت/اپوکسی صورت می پذیرد.
پدیده ی بازتابش رزونانسی,شناسایی مشخصه های الاستیک ماده,امواج سطحی,انتشار امواج الاستیک
https://jstc.iust.ac.ir/article_34589.html
https://jstc.iust.ac.ir/article_34589_17a61ad4bfba9c2665cc5d101691652d.pdf